可控震源高效采集技术及在国际项目中的应用

时间（ｍｓ）
时间（ｍｓ）
２００
１０００
２０００
３０００
４０００ ２００
压制谐波干扰前
１０００
时间（ｍｓ）
２０００
３０００
４０００
压制谐波干扰后
压制谐波干扰前
压制谐波干扰后
置、不同时间启震的可控震源激发的地震信号。对于 某一给定的可控震源激发的地震信号而言，来自其他 可控震源的信号为干扰（邻炮干扰）。因此，如何有效 消除邻炮干扰是 Ｉ Ｓ Ｓ 采集的关键技术之一。东方地球 物理公司研究开发的矢量中值滤波消除邻炮干扰法是 消除邻炮干扰的一项有效技术（效果见图 ８ ）。
可控震源滑动扫描同步激发采集速度达到每小时 ８００ 炮以上，每天相关后的野外地震数据超过 １ＴＢ。这 样大的数据量，对野外单炮的质量控制是一个挑战。 为满足海量数据质量控制的要求，需要专门的海量数 据质控软件系统，以实现对可控震源高效采集质量控 制至关重要的相关检查，如图 ４ 、图 ５ 所示。 ２．４ 海量数据存储及格式转换
图 ３ 震源车内安装的导航系统 ２．３ 高效采集现场质量监控技术 ２．３．１ 可控震源高效采集辅助质量监控
在进行可控震源高效采集过程中，现场质量控制 非常重要。仪器系统虽然为质量控制配备了丰富的软 件系统，但对于目前可控震源高效采集普遍采用的仪 器系列，在使用过程中仍然发现了一些质量监控盲点 和不足之处。为此，东方地球物理公司开发了高效采 集辅助质量监控软件，安装于仪器系统中，对采样率、 记录长度、接收排列、检波器串道、辅助道、滑动扫 描时间间隔等进行实时监控，在出现异常时能够及时 提示仪器操作员。 ２．３．２ 海量地震数据质量控制
技术 可控震源高效采集通常是炮点密度大、炮数多，
利用常规的测量方法需要的人力、物力资源投入非常 大。目前可控震源普遍采用双频 ＧＰＳ，ＲＴＫ 模式下双频 Ｇ Ｐ Ｓ 的锁星能力和测量精度已经基本上与野外放样的 Ｒ Ｔ Ｋ 相当，它给震源导航系统提供了坚实的基础和便 利条件，以实现炮点无桩号测量作业。东方地球物理 公司开发的震源导航系统综合了车辆导航的软件功能、 野外测量放样操作和震源生产操作功能，实现了快速 无桩号测量。该系统数据更新速度快，操作方便，震源 操作手经过半天的培训即可掌握，并能通过安装在震 源上的平板电脑对震源工作状态进行实时监控（图 ３）。
可控震源高效采集技术在东方地球物理公司海外 项目中得到全面应用，市场份额不断增长。目前东方 地球物理公司海外项目超过 ７０％ 的可控震源队采用不 同高效作业方法进行施工，先后为 ＳＨＥＬＬ、ＢＰ、ＴＯＴＡＬ、 Ｅ Ｎ Ｉ 、Ｒ Ｅ Ｐ Ｓ Ｏ Ｌ 、Ｐ Ｄ Ｏ 、Ｓ Ａ Ｕ Ｄ Ｉ Ａ Ｒ Ａ Ｍ Ｃ Ｏ 、Ｗ Ａ Ｈ Ａ 、 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ Ｃ Ａ Ｎ Ａ Ｄ Ａ 、Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ 等公司提供了高效采集服务， 完成沙特 Ｓ５１ 稀疏三维项目（合同期 ４ 年）、阿曼 ＰＤＯ ３ ＋ １ 年滑动扫描项目、阿尔及利亚 ＢＰ ２３００ｋｍ２ 三维项 目和利比亚滑动扫描项目等多个特大型三维项目。现 在东方地球物理公司正在利用 ＩＳＳ 作业方法进行伊拉 克 ＢＰ ＲＵＭＡＩＬＡ 项目施工，并且近期成功中标阿曼 ＰＤＯ 和沙特 ＡＲＡＭＣＯ Ｓ７０、Ｓ７１ 特大型三维可控震源高 效采集项目。
时间（ｍ ｓ ）
１４４８ １６ １６００
４０８６４
３６
４０８６４
５６
７６
４０８６４
９６
１１６
１３６１４６４
１８００
２０００
２２００
２４００
２６００
２８００ １４４８ １６
３６
４０８６４
５６
７６
４０８６４
９６
１１６
４０８６４
１３６１４６４
图 ４ 振幅正方向严重偏离的地震数据
图形显示（红色区域为统计时窗）
＊ 基金项目：东方地球物理公司科研项目“高效可控震源采集技术研究”（编号：２００９－０８－１０１）、“可控震源地震勘探配套技术 研究与应用：海量地震数据高效转储及现场质量控制技术研究”（编号：０ ６ － ０ ３ － ０ ２ － ２ ０ １ １ ）。
第一作者简介：魏铁，１９６６ 年生， １９９０ 年本科毕业于同济大学勘查地球物理专业，２００６ 年获中国石油大学（华东）地球探 测与信息技术专业硕士学位，高级工程师，现任东方地球物理公司国际勘探事业部区域总工程师，长期从事地震勘探野外采集 工作，主 要 研 究 可 控 震 源 地 震 勘 探 高 效 采 集 技 术 。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｗ ｅ ｉ ｔ ｉ ｅ ＠ ｂ ｇ ｐ ． ｃ ｏ ｍ ． ｃ ｎ
１ 高效采集技术简介
１．１ 滑 动 扫 描 滑动扫描（Ｓｌｉｐ Ｓｗｅｅｐ）与交替扫描相比，对于使用
同一扫描信号的相邻两次振动，突破了第二次扫描必须 等第一次扫描记录结束后才能开始的限制，压缩了相邻 两次信号扫描的间隔时间，相邻两次振动间隔时间只要 大于地震记录长度即可（这个时间间隔称为滑动时间）， 这样每次采集的循环周期就比常规扫描方式短得多，从
采用高效可控震源采集方法进行施工时，像滑动 扫描同步激发等方法将产生海量数据，而甲方经常要 求提供原始数据拷贝和加载观测系统信息后的 Ｓ Ｅ Ｇ Ｙ 格式地震数据，对实时数据存储及格式转换提出了很
８ 石油科技论坛·２０１２ 年第 ２ 期
魏 铁 等：可控震源高效采集技术及在国际项目中的应用
时间（ｍ ｓ ）
致谢：多年来，东方地球物理公司国际勘探事业
部、采集技术支持部、物探技术研究中心、装备事业 部一批技术人员长期致力于可控震源高效采集技术研 究和应用，在此向他们表示最衷心的感谢！
【参考文献】 ［１］Ｈ． Ｊｕｓｔｕｓ Ｒｏｚｅｍｏｎｄ． Ｓｌｉｐ－ｓｗｅｅｐ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ． ＳＥＧ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ １５， １９９６： ６４－６７． ［２］Ｊａｃｋ Ｂｏｕｓｋａ． Ｄｉｓｔａｎｃｅ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｓｗｅｅｐｉｎｇ： Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ３Ｄ ｖｉｂｒｏｓｅｉｓ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｍａｎ． ＳＥＧ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ２８， ２００９： １－５． ［３］Ｄａｖｅ Ｈｏｗｅ， Ｍａｒｋ Ｆｏｓｔｅｒ， Ｔｏｎｙ Ａｌｌｅｎ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｓｗｅｅｐｉｎｇ － ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｌａｎｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｃｒｅｗｓ． ＳＥＧ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ２７， ２００８： ２８２６－２８２９．
前一炮的基波形成干扰。
只有具备能够对滑动扫描产生的谐波干扰进行有
效压制的能力时，才能缩短滑动时间，提高作业效率。
东方地球物理公司研发的模型法、预测滤波法和纯相
移法等谐波压制方法取得了较好的效果（图 ６ 和图 ７），
为缩短滑动时间、大幅提高生产效率打下坚实基础。
２．６ 独立同步扫描邻炮干扰压制技术
ＩＳＳ 采集方式所得到的记录包含多台位于不同位
关键词：高效采集 滑动扫描 滑动扫描同步激发 独立同步扫描 谐波压制 无桩号测量 Ｄ Ｏ Ｉ ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－３０２ｘ．２０１２．０２．００２
２００３ 年东方地球物理公司在执行中东地区地震勘 探项目中首次掌握和实施了滑动扫描技术，随后又在 利比亚的多个地震勘探项目中应用，为东方地球物理 公司带来了可观的经济收益。但随着国际油公司不断 追求勘探的高效性及经济效益最大化，滑动扫描技术 已经不能满足需求。２００９ 年，东方地球物理公司经过 研究攻关，掌握了滑动扫描同步激发等可控震源高效 采集技术，并且在大量三维地震勘探项目中应用，稳 固和拓宽了在中东、北非的市场。
图 １０ 分别是生产时效统计图和生产日效统计图，其中 ２００９ 年 ４ 月 １０ 日之前使用滑动扫描技术生产，４ 月 １５ 日以后使用滑动扫描同步激发技术生产。在该项目执 行中最高日效达到 １４３６３ 炮，创造了当时陆地地震勘 探的世界纪录。随着技术的进一步完善，在三维地震 勘探项目中东方地球物理公司采用滑动扫描同步激发 技术不断创造出新的世界纪录，２４ 小时作业最高日效 达到 ２０６５１ 炮。
２０１２ 年第 ２ 期·石油科技论坛 ７
专题策划
激发。该方法实现了利用一炮的激发接收时间采集多
炮数据的功能。
震源间距 １２ｋｍ
６ｋｍ
６ｋｍ
９ｋｍ
９ｋｍ
图 ２ 可控震源同步激发技术示意图
１．３ 滑动扫描同步激发 滑动扫描同步激发（ＤＳＳＳ ｐｌｕｓ Ｓｌｉｐ Ｓｗｅｅｐ）技术是
滑动扫描技术与同步激发技术的有机结合，以滑动扫 描方式实现同步激发，使采集效率进一步提高。常规 滑动扫描技术采用多组可控震源施工，每次一组可控 震源激发，而滑动扫描同步激发技术也采用多组可控 震源施工，采用滑动扫描方式进行激发，每次多组可 控震源同步激发，可控震源组之间在接收线方向需要 保持足够的距离以减小相互干扰。与常规滑动扫描相 比，滑动扫描同步激发作业方式所需可控震源及接收 设备数量可能成倍增加，但施工效率也成倍提高。 １．４ 独立同步扫描 （ＩＳＳ）
４２４６１
１２００ １４４８ ６３６
７１６
４２４６１
７５６
４２４６１
１９６
８３６ １４６４
１４００
１６００
１８００
２０００
２２００
２４００
２６００
１４４８ ６３６
７１６
４２４６１
７５６
４２４６１
１９６
８３６ １４６４
４２４６１
图 ５ 个别排列接收不正常情况
（红圈范围为断排区域）
大的挑战。东方地球物理公司为此专门开发了 Ｃ Ｏ Ｐ Ｙ
５００
５００
１０００
Fra Baidu bibliotek
１０００
１５００
１５００
２０００
２０００
２５００
２５００
３０００
３０００
３５００
３５００
４０００
４０００
４５００
４５００
５０００
（ａ ）原始数据
５０００
（ｂ ）邻炮干扰压制后
图 ８ ＩＳＳ 邻炮干扰压制效果
２０１２ 年第 ２ 期·石油科技论坛 ９
专题策划
３ 可控震源高效采集技术在国际项目中 的应用
而使多组可控震源作业生产效率大幅提高（图 １ ）。
１０１ｓ 滑 动 １１ ２２ ３３ ４４ ５５ ６６ ７７ ８８ 时间 １ ２ ３ ４
记录长度
扫描信号
图 １ 可控震源滑动扫描示意图 １．２ 距离分离同步激发
距离分离同步激发（Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｓｗｅｅｐｉｎｇ，简称 ＤＳＳＳ）是一种较新的可控震源高效采 集技术。一般采用多组可控震源施工，２ 组或 ２ 组以上 可控震源组成 １ 个震源群，全部可控震源组被分成多 个震源群；同一震源群内不同可控震源组在接收线方 向上保持足够间距，分别置于不同的炮点（图 ２）。采 集时同一群内的所有可控震源组采用同样的参数同时
应用可控震源高效采集技术作业，生产效率得到 很大提高。采用滑动扫描方式可以提高效率 １ ０ ０ ％ 以 上，滑动扫描同步激发作业效率提高更多。例如，２００９ 年在东方地球物理公司采用滑动扫描同步激发技术执 行的第一个三维地震勘探项目中，平均采集时效由项 目初期应用滑动扫描时的 ３５０ 炮提高到 ６００ 炮。图 ９、
多组可控震源在空间上两两之间保持一定距离， 利用相同的接收排列（超级排列）各自独立工作，从 而可以极大地提高作业效率。
２ 关键配套技术
２．１ 观测系统设计技术 由于滑动扫描同步激发方法同时激发数炮，可控
震源组间距往往达十余千米，且施工效率非常高，因 此地面接收设备需求量很大，多超过 １ 万道。为了减 少设备的需求以及适合多组可控震源高效施工，设计 适宜的观测系统至关重要。为了减少大小线的需求 量，往往采用特殊的观测系统设计技术，如增加炮点、 减少接收点等。 ２．２ 炮点无桩号作业（可控震源 Ｄ Ｇ Ｐ Ｓ 导航）
魏 铁 等：可控震源高效采集技术及在国际项目中的应用
可控震源高效采集技术及
在国际项目中的应用 ＊
魏 铁 张慕刚 汪长辉 魏国伟 张翊孟 张汝杰 尚永生 梁晓峰 东方地球物理公司国际勘探事业部
摘 要：在国际油公司追求高效地震勘探及经济效益最大化的推动下，滑动扫描（Ｓｌｉｐ Ｓｗｅｅｐ）、滑动扫描同步激发（ＤＳＳＳ ｐｌｕｓ Ｓｌｉｐ Ｓｗｅｅｐ）等可控震源高效采集技术获到快速发展，并在中东、非洲等地区得到了广泛应用。文章介绍了滑动扫描、 距离分离同步激发（ＤＳＳＳ）、滑动扫描同步激发、独立同步扫描（ＩＳＳ）等可控震源高效采集技术的基本原理，以及观测系 统设计、无桩号测量、现场质量控制、数据存储与转换、滑动扫描谐波压制和独立同步扫描邻炮干扰压制等可控震源高效 采集关键配套技术，并且展示了这些技术在公司国际地震勘探项目中的应用情况及实际效果。
ＳＴＡＲ 系统，实现了海量地震数据的高效转储，可以满
足每天超过 １ Ｔ Ｂ 的数据量的存储及格式转换。
２．５ 滑动扫描谐波压制技术
由于可控震源液压、机械传动等物理特性的非线
性及震源平板与大地耦合条件的不确定性等多种因素
的影响，可控震源采集中存在谐波畸变。对于升频扫
描，当滑动时间过短时，后一炮产生的多次谐波会对